JP5481227B2

JP5481227B2 - 複筒型液圧緩衝器

Info

Publication number: JP5481227B2
Application number: JP2010037657A
Authority: JP
Inventors: 雄二森田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: JP2011174501A

Description

本発明は、複筒型液圧緩衝器に関する。

一般に複筒型の油圧緩衝器にあっては、シリンダの開口端およびシリンダを覆う外筒の開口端を閉塞すると共にシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドを軸支するロッドガイドを備え、また、このロッドガイドに内周と外周のそれぞれにシール部材を備えた環状のインサートメタルを積層して、油圧緩衝器を油密に保つようにしている。

詳しくは、インサートメタルは、外周側に外筒の内周に当接する環状のシールを備え、内周側には、ロッドの外周に摺接するシールリップとダストリップとが設けられ、ロッドと外筒との間がインサートメタルによって封止されるようになっている。

そして、このような複筒型の油圧緩衝器にあっては、ロッドとロッドガイドとの間は完全にシールされる状態にはないので、ロッドとロッドガイドとの間を介してロッドガイドとインサートメタルとの間の油溜室に流入する。油溜室内への作動油の流入が進むと油溜室内の圧力が上昇することになるが、油溜室内の圧力はシールリップに作用して当該シールリップをロッドの外周に押付けるように附勢し、シールリップとロッドとの間に摩擦が生じてロッドの軸方向の移動を妨げるようになるため、当該油溜室とシリンダと外筒との間に形成したリザーバとを連通する連通孔を設けて、油溜室内の作動油をリザーバに逃がすようにしている。

しかし、無制限に上記油溜室とリザーバとを連通すると、シリンダ内にリザーバ側から気体が混入してしまう恐れがあるので、インサートメタルの下面に上記油溜室からリザーバへ向かう作動油の流れのみを許容するチェックシールと言われるゴムで形成した環状の弁体をロッドガイドの上面に着座させていて、チェックシールの閉弁中はリザーバと油溜室との連通を阻止し、油溜室内の内圧が高まるとチェックシールが開弁して油溜室をリザーバに連通させて油溜室から作動油をリザーバへ戻すようにしている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−３１１４４６号公報

ところで、複筒型油圧緩衝器は、一般的に、収縮作動を呈する場合、ロッドがシリンダ内に侵入してロッド侵入分の作動油がシリンダ内で過剰となるので、この過剰分の作動油をシリンダの端部に設けられてピストン側室とリザーバとを仕切る仕切部材に設けたベースバルブを介してリザーバへ排出するようにしており、このベースバルブが作動油の流れに与える抵抗によってシリンダ内の圧力を上昇せしめて、圧側減衰力を発生するようにしている。また、複筒型油圧緩衝器は、伸長作動時には、ロッド側室の昇圧によって伸側減衰力を発揮するようになっている。

これに対して、従来の複筒型油圧緩衝器にあっては、油溜室内の圧力の上昇がロッドの外周をシールするシールリップの緊迫力の上昇を招き、ロッドの移動を妨げるため、チェックシールの開弁圧を極力小さくするようにして、油溜室内の圧力の上昇を防ぐようにしている。

このように、従来の複筒型油圧緩衝器では、チェックシールの開弁圧を極力小さく設定していることから、シリンダ内の圧力が上昇して油溜室に当該圧力が伝播するとすぐ開弁して作動油をリザーバへ逃がしてしまう。したがって、従来の複筒型油圧緩衝器にあっては、伸縮作動を呈すると伸縮作動の初期からチェックシールが開弁して、シリンダ内の圧力がリザーバへ逃げてしまってシリンダ内の昇圧が妨げられるので、特に、伸縮作動速度が０．２ｍ／ｓｅｃ（メートル毎秒）未満の微低速時にある場合や伸縮作動初期において、減衰力が不足してしまう処がある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、伸縮作動速度が微低速時にある場合や伸縮作動初期における減衰力不足を解消することが可能な複筒型液圧緩衝器を提供することである。

上記した目的を解決するため、本発明の課題解決手段は、シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともに上記シリンダ内を液体が充填されるロッド側室とピストン側室に区画するピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに上記ピストンに連結されるロッドと、上記シリンダの外周側に配置される外筒と、上記シリンダと上記外筒との間の環状隙間で形成されて上記ピストン側室に連通されるとともに気体と液体とが充填されるリザーバと、上記外筒と上記シリンダの端部を閉塞するとともに上記ロッドを摺動自在に軸支するロッドガイドと、上記ロッドガイドに積層されて上記ロッドと上記外筒との間をシールするシール部材と、上記ロッドガイドと上記ロッドとの間の隙間を介して上記ロッドガイドと上記シール部材との間の液溜室内に侵入した液体を上記リザーバへ還流させる還流通路と、上記還流通路の途中に設けられて上記液溜室から上記リザーバへ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁とを備えた複筒型液圧緩衝器において、上記チェック弁は、先端側を上記ロッドガイドに自身の弾発力によって当接することにより初期荷重が附与されるとともに、少なくとも伸縮作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないように設定され、上記ロッド側室の圧力が上記液溜室に伝搬した場合においても、上記チェック弁を介して上記リザーバに圧力が逃げることがないようにしたことを特徴とする。

本発明の複筒型液圧緩衝器によれば、チェック弁が先端側をロッドガイドに自身の弾発力によって当接することにより初期荷重が附与されることによって、少なくとも伸縮作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないので、伸縮作動速度が微低速である場合や伸縮作動初期にシリンダ内の圧力が液溜室に伝搬することにより、チェック弁を介してリザーバへ逃げることを防止でき、ロッド側室内の圧力を速やかに昇降させることによって、伸縮作動速度が微低速である場合や伸縮作動初期における減衰力不足を解消することができる。

また、伸縮作動時のピストン速度が微低速である場合や伸縮作動初期における減衰力を充分に発生されることが期待される用途、たとえば、車両における車体と車軸との間に介装されるサスペンション用途に本発明の複筒型液圧緩衝器は、最適となり、車線変更時などでしっかり減衰力を発生でき、車両における乗り心地を向上することができる。

一実施の形態における複筒型液圧緩衝器の縦断面図である。一実施の形態における複筒型液圧緩衝器のヘッド部の一部拡大縦断面図である。

以下、本発明の複筒型液圧緩衝器を図に基づいて説明する。一実施の形態における複筒型液圧緩衝器は、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるとともにシリンダ１内を液体が充填されるロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２に区画するピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されるとともにピストン２に連結されるロッド３と、シリンダ１の外周側に配置される外筒４と、シリンダ１と外筒４との間の環状隙間で形成されてピストン側室Ｒ２に連通されるとともに気体と液体とが充填されるリザーバＲと、外筒４とシリンダ１の端部を閉塞するとともにロッド３を摺動自在に軸支するロッドガイド５と、ロッドガイド５に積層されてロッド３と外筒４との間をシールするシール部材６と、ロッドガイド５とロッド３との間の隙間を介してロッドガイド５とシール部材６との間の液溜室Ａ内に侵入した液体をリザーバＲへ還流させる還流通路７と、還流通路７の途中に設けたチェック弁８とを備えて構成されている。

以下、各部材について詳細に説明すると、シリンダ１は、筒状とされ、上端にはロッド３が摺動自在に挿通されるロッドガイド５が嵌合され、シリンダ１の上端が閉塞されている。また、シリンダ１の下端には仕切部材９が嵌合されて、当該仕切部材９によってシリンダ１の下端が閉塞されている。

このように、シリンダ１は、上端と下端がそれぞれロッドガイド５と仕切部材９によって閉塞され、シリンダ１内に摺動自在に挿入されたピストン２によって、シリンダ１内が図１中上方のロッド側室Ｒ１と下方のピストン側室Ｒ２に区画され、これらロッド側室Ｒ１およびピストン側室Ｒ２内には作動油等の液体が充填されている。

また、ピストン２は、シリンダ１内に移動自在に挿通されたロッド３の図１中下端となる先端に取付けられており、上記ロッド側室Ｒ１およびピストン側室Ｒ２とを連通するポート２ａ，２ｂを有している。

このピストン２のポート２ａにはピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容するチェックバルブ１１が設けられており、また、ピストン２のポート２ｂには、ロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰バルブ１２が設けられている。

シリンダ１の外方には、このシリンダ１を覆って、シリンダ１との間に環状隙間を形成するとともに図１中下端が閉塞される外筒４が設けられていて、当該環状隙間でリザーバＲが形成されている。リザーバＲには、液体が充填されていて、この液体とともに液体の液面Ｓを境に上方側に気体としての不活性ガスが充填されている。なお、外筒４の下端の閉塞に際し、蓋を設けてこれを閉塞してもよいし、予め外筒４を有底筒状としておいてもよい。

ロッドガイド５は、環状とされており、図１中下端から凸部１３が下方へ突出するように設けられ、この凸部１３がシリンダ１の図１中上端となる開口端に嵌まり込んで、シリンダ１の上端を閉塞する。また、ロッドガイド５は、外筒４の図１中上端となる開口端の内周側に挿入されて、外筒４の上端をも閉塞している、つまり、リザーバＲの上端もロッドガイド５によって閉塞されている。

さらに、ロッドガイド５の内周に筒状のベアリング１４が装着されており、このベアリング１４内にロッド３が摺動自在に挿入されていて、ロッド３の図１中上端がシリンダ１外へ突出している。

また、ロッドガイド５の図１中上端内周側には凹部１５と、凹部１５の外周部に連なる段部１６が設けられており、段部１６から開口してロッドガイド５のリザーバＲに望む下端外周までを連通する通孔１７が設けられている。

つづいて、このロッドガイド５の図１中上端側には、環状のシール部材６が積層されている。このシール部材６は、ロッドガイド５に積層される環状のインサートメタル１８と、インサートメタル１８の内周側に設けられてロッド３の外周に摺接する内周リップ１９と、外周側に設けられて外筒４の内周に密着する外周シール２０と、インサートメタル１８の図１中下端となるシリンダ側端に設けたチェック弁８を備えて、ロッド３と外筒４との間をシールしており、複筒型液圧緩衝器内からの液体の漏洩を防止している。

そして、このシール部材６は、外筒４の開口端を内周側に加締めることによって、ロッドガイド５側に押付けられた状態で外筒４に固定され、シリンダ１と外筒４の開口端を封止して、シリンダ１および外筒４内を密封状態に維持する。

このように、インサートメタル５をロッドガイド５に積層させると、ロッドガイド５の図１中上面側に設けた凹部１５とインサートメタル１８との間に液溜室Ａが形成される。この液溜室Ａ内には、複筒型液圧緩衝器が伸縮するときに、ロッド３の外周に付着しロッド３とベアリング１４との間の摺動隙間を介してロッドガイド５の上方に通過した液体が内周リップ１９で掻きおとされて液溜室Ａ内に溜まる。

また、液溜室Ａは、ロッドガイド５に設けた通孔１７を介してリザーバＲに連通されており、この場合、還流通路７は、インサートメタル１８とロッドガイド５との間の空隙および通孔１７によって形成されている。

チェック弁８は、この場合、環状であってインサートメタル１８の図１および図２中の下面に加硫接着や融着等によって設けられたゴム製のチェックシールとされており、ロッドガイド５の段部１６に離着自在に当接していて、液溜室Ａ内の圧力が開弁圧に達するまでは段部１６に当接して還流通路７を遮断し、反対に、液溜室Ａ内の圧力が開弁圧に達すると、段部１６から離れて還流通路７を開放し液溜室ＡをリザーバＲへ連通するようになっている。

詳しくは、チェック弁８は、インサートメタル１８に一体化される根元側よりロッドガイド５側となる先端側の方が大径とされ、外周側へ向けて撓んだ状態で自身の弾発力によって段部１６へ向けて押付けられて当接し、初期荷重が与えられていて、複筒型液圧緩衝器が伸縮作動する場合のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないように設定されている。

すなわち、このチェック弁８は、正面側からは液溜室Ａ内の圧力を受けるとともに、背面側からリザーバＲの気体圧力を受けていて、液溜室Ａ内の圧力とリザーバＲ内の圧力との差圧が開弁圧に達すると開弁するのであるが、ピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃで伸縮作動する場合の液溜室Ａ内の圧力とリザーバＲ内の圧力との差圧を開弁圧としてあって、ピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ以上となると開弁するようになっている。

つづいて、シリンダ１の下端は、仕切部材９が嵌合して封止され、当該仕切部材９によってリザーバＲとピストン側室Ｒ２とが仕切られている。仕切部材９は、外筒４の下端の底とシリンダ１とで挟持されて固定されている。つまり、この実施の形態の場合、外筒４内に仕切部材９、シリンダ１、ロッドガイド５およびシール部材６の順に挿入して、外筒４の図１中上端開口端を外周側から内周側へ向けて加締めることで、外筒４内に挿入された各部材が外筒４に固定されるようになっている。

そして、上記仕切部材９には、リザーバＲとピストン側室Ｒ２とを連通する吸込通路２１と、同じくリザーバＲとピストン側室Ｒ２とを連通する排出通路２２とが設けられている。また、吸込通路２１には、リザーバＲからピストン側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容するチェックバルブ２３が設けられており、排出通路２２には、ピストン側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れのみを許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰バルブ２４が設けられている。

以上のように、複筒型液圧緩衝器は構成されており、つづいて、作用について説明する。複筒型液圧緩衝器が伸長作動する場合、ピストン２が図１中上方へ移動して、図中の上方のロッド側室Ｒ１内の圧力が上昇して、ロッド側室Ｒ１内の液体がピストン２のポート２ｂを介してピストン側室Ｒ２へ移動する。この液体の移動に際してポート２ｂに設けた減衰バルブ１２が抵抗を与えるのでロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２に差圧が生じ、複筒型液圧緩衝器は、伸長作動を抑制する伸側減衰力を発生する。また、シリンダ１からロッド３が退出するので、チェックバルブ２３開いてシリンダ１内で不足する液体がリザーバＲから仕切部材９の吸込通路２１を介してシリンダ１内に供給される。

この複筒型液圧緩衝器の伸長作動において、上述のように、ロッド側室Ｒ１内の圧力が上昇して、液溜室Ａ内に伝播してもチェック弁８は、伸長作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないので、ロッド側室Ｒ１内の圧力が速やかに昇圧され、伸長速度が微低速である場合や伸長作動初期における減衰力不足を招くことが無い。

これとは逆に、複筒型液圧緩衝器が収縮作動する場合、ピストン２が図１中下方へ移動するので、図中の上方のロッド側室Ｒ１内の容積が減少するが、ロッド３がシリンダ１内に侵入することで、シリンダ１内ではロッド侵入体積分の液体が過剰となる。

そして、この場合、チェックバルブ１１が開いてロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２の圧力が略等しくなるものの、過剰となる液体が排出通路２２を介してリザーバＲへ排出されることになって、この排出通路２２を通過する液体の流れに対して減衰バルブ２４が抵抗を与えるので、シリンダ１内の圧力が昇圧され、複筒型液圧緩衝器は、シリンダ１内圧力とピストン２における受圧面積差に応じて収縮作動を抑制する圧側減衰力を発生する。

この複筒型液圧緩衝器の収縮作動において、上述のように、シリンダ１内の圧力が上昇して、液溜室Ａ内に伝播してもチェック弁８は、収縮作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないので、シリンダ１内の圧力が速やかに昇圧され、収縮速度が微低速である場合や収縮作動初期における減衰力不足を招くことが無い。

つまり、チェック弁８が、伸縮作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないように設定されることによって、従来の複筒型液圧緩衝器に比べ、伸縮作動速度が微低速である場合や伸縮作動初期にシリンダ内の圧力がチェック弁を介してリザーバへ逃げることを防止でき、伸縮作動速度が微低速である場合や伸縮作動初期における減衰力不足を解消することができる。

さらに、複筒型液圧緩衝器の伸縮作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ以上となるとチェック弁８が開弁するように設定すると、仮に、ロッド側室Ｒ１内にエアが溜まっても、車両走行時における振動入力によって複筒型液圧緩衝器が０．２ｍ／ｓｅｃ以上で伸縮作動する機会が多く、エアをリザーバＲへ排出できなくなる危惧も無い。

なお、チェック弁８は、上記したところでは、シール部材６に設けたチェックシールとされているが、これに限られるものではなく、チェックシールの代わりに別途チェック弁を設けたり、チェックシールに直列的にチェック弁を設けたりしてもよい。また、チェック弁８の構造は、種々の公知の構造を採用することができ、たとえば、ロッドガイド５の凸部１３の外周に環状板でなるチェック弁を嵌合しておき、当該チェック弁の内周をシリンダ１とロッドガイド５とで挟持するようにし、当該チェック弁で通孔１７のリザーバＲに面する開口を開閉するようにしてもよい。ただし、チェックシールは、一般的に複筒型液圧緩衝器に設けられており、チェック弁８をチェックシールとしチェックシールを上記の如く設定することで部品を新たに追加せずとも上記作用効果を得ることができるので経済的に有利である。

上記したところでは、ピストン２に設けたポート２ａにチェックバルブ１１を設けているが、これを減衰バルブに変更してもよいし、また、仕切部材９における吸込通路２１にチェックバルブ２３を設けているが、これを減衰バルブに変更してもよく、さらには、ピストン２や仕切部材９に双方向流れを許容するポートを設けておき、当該ポートに減衰バルブを設ける構成を採用することも可能である。

以上で、本発明の複筒型液圧緩衝器についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

本発明は、複筒型液圧緩衝器に利用可能である。

１シリンダ
２ピストン
２ａ，２ｂポート
３ロッド
４外筒
５ロッドガイド
６シール部材
７還流通路
８チェック弁
９仕切部材
１１チェックバルブ
１２減衰バルブ
１３ロッドガイドにおける凸部
１４ベアリング
１５ロッドガイドにおける凹部
１６ロッドガイドにおける段部
１７ロッドガイドにおける通孔
１８シール部材におけるインサートメタル
１９シール部材における内周リップ
２０シール部材における外周シール
２１吸込通路
２２排出通路
２３チェックバルブ
２４減衰バルブ
Ａ液溜室
Ｒリザーバ
Ｒ１ロッド側室
Ｒ２ピストン側室
Ｓ液面

Claims

シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともに上記シリンダ内を液体が充填されるロッド側室とピストン側室に区画するピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに上記ピストンに連結されるロッドと、上記シリンダの外周側に配置される外筒と、上記シリンダと上記外筒との間の環状隙間で形成されて上記ピストン側室に連通されるとともに気体と液体とが充填されるリザーバと、上記外筒と上記シリンダの端部を閉塞するとともに上記ロッドを摺動自在に軸支するロッドガイドと、上記ロッドガイドに積層されて上記ロッドと上記外筒との間をシールするシール部材と、上記ロッドガイドと上記ロッドとの間の隙間を介して上記ロッドガイドと上記シール部材との間の液溜室内に侵入した液体を上記リザーバへ還流させる還流通路と、上記還流通路の途中に設けられて上記液溜室から上記リザーバへ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁とを備えた複筒型液圧緩衝器において、
上記チェック弁は、先端側を上記ロッドガイドに自身の弾発力によって当接することにより初期荷重が附与されるとともに、少なくとも伸縮作動時のピストン速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では開弁しないように設定され、上記ロッド側室の圧力が上記液溜室に伝搬した場合においても、上記チェック弁を介して上記リザーバに圧力が逃げることがないようにしたことを特徴とする複筒型液圧緩衝器。
上記シール部材が、上記ロッドガイドに積層される環状のインサートメタルを備え、上記チェック弁がインサートメタルに設けられて前記ロッドガイドに先端部を離着自在に当接させて還流通路を開閉するチェックシールであることを特徴とする請求項１に記載の複筒型液圧緩衝器。